Les entreprises de maintenance aéronautique ont besoin d'une grande quantité de pièces métalliques pour l'installation des panneaux de fuselage, des équipements de bord et des accessoires lors des opérations de maintenance. Les matières premières métalliques utilisées sont généralement l'acier au carbone et l'acier allié. Cependant, une teneur excessive en oxygène, azote et hydrogène dans les pièces et les matières premières en acier peut avoir un impact important sur leurs performances, notamment en provoquant une fragilisation par l'hydrogène, un problème fréquent qui affecte leur durée de vie. Par conséquent, la mesure précise de la teneur en oxygène, azote et hydrogène dans les matériaux métalliques tels que l'acier au carbone et l'acier allié est cruciale. Avec le développement rapide de l'industrie aéronautique moderne et de la sidérurgie, l'analyse des éléments gazeux tels que l'oxygène, l'azote et l'hydrogène dans les matériaux en acier est de plus en plus importante pour les entreprises de maintenance aéronautique. Technique d'analyse hautement performante et professionnelle, l'analyse de l'oxygène, de l'azote et de l'hydrogène est couramment utilisée par ces entreprises à l'aide d'analyseurs spécialisés pour mesurer rapidement et précisément la teneur en oxygène, azote et hydrogène dans les matériaux métalliques comme l'acier au carbone et l'acier allié.
1. Les dangers liés à l'oxygène, à l'azote et à l'hydrogène dans l'acier au carbone et l'acier allié
L'oxygène présent dans l'acier se trouve sous diverses formes d'inclusions d'oxydes, qui s'assemblent pour former des inclusions non métalliques. Ces inclusions perturbent la continuité de la matrice métallique et affectent ainsi les propriétés mécaniques de l'acier. L'azote, quant à lui, peut entraîner une réduction de la résistance au vieillissement de l'acier, une diminution de son aptitude au formage à froid et de sa capacité de déformation plastique, une fragilisation de la zone affectée thermiquement par soudage et une altération des performances d'emboutissage. L'hydrogène dissous dans l'acier s'agrège en molécules d'hydrogène, provoquant une fragilisation du matériau, une concentration des contraintes, un dépassement de la limite de résistance de l'acier et la formation de microfissures internes, un phénomène communément appelé fragilisation par l'hydrogène. Il est donc évident qu'une teneur excessive en oxygène, en azote et en hydrogène a un impact important sur les performances des pièces en acier au carbone et en acier allié, ce qui nécessite des mesures de contrôle. Par conséquent, il est essentiel de mesurer avec précision la teneur en oxygène, en azote et en hydrogène des pièces en acier, ainsi que des matériaux en acier au carbone et en acier allié. Pour les pièces à teneur excessive, diverses méthodes de traitement thermique telles que l'élimination de l'hydrogène par chauffage peuvent être utilisées pour restaurer les propriétés de l'acier, empêchant ainsi l'installation sur les aéronefs de pièces en acier à forte teneur en oxygène, en azote et en hydrogène et présentant des défauts, ce qui pourrait affecter la qualité des réparations des aéronefs et la sécurité des vols.
2. Principe de test
L'instrument de test utilisé par les entreprises de maintenance aéronautique pour l'analyse quantitative de la teneur en oxygène, azote et hydrogène dans l'acier, la fonte et les alliages est un analyseur ONH (tel que l'ONH-2000), qui se distingue par sa haute exactitude et sa précision de mesure. Cet analyseur fonctionne selon le principe de la fusion par chauffage pulsé, de la réduction sous protection de gaz inerte et de la détection par conductivité thermique infrarouge. Lorsqu'un courant électrique intense traverse le creuset en graphite situé entre les électrodes supérieure et inférieure, la température du creuset augmente rapidement jusqu'à atteindre une valeur prédéfinie. Sous l'effet d'un gaz vecteur inerte (hélium ou azote), l'oxygène contenu dans l'échantillon métallique est converti en monoxyde de carbone ou en dioxyde de carbone, puis transporté par l'hélium et mesuré par un détecteur infrarouge. L'azote et l'hydrogène sont libérés sous forme moléculaire et transportés respectivement par l'hélium et l'azote, puis détectés par conductivité thermique pour analyse quantitative. L'analyseur comporte deux cellules de détection infrarouge distinctes pour la mesure des faibles et fortes concentrations d'oxygène, ainsi qu'une cellule de détection par conductivité thermique pour la mesure de l'hydrogène et de l'azote. Le four à impulsions est refroidi par circulation d'eau et l'échantillon peut être chauffé à plus de 2 600 °C dans le creuset de ce four à impulsions haute puissance. Durant l'analyse, le four bascule automatiquement entre les phases basse et haute température. Enfin, l'analyseur nécessite de l'air comprimé pour alimenter le four à impulsions lors de sa montée et de sa descente.
